數字化仿真技術概念精選(九篇)

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第1篇：數字化仿真技術概念范文

【關鍵詞】數字化工廠工藝規劃仿真優化

中圖分類號：S220文獻標識碼： A

1引言

圍繞激烈的市場競爭，制造企業已經意識到他們正面臨著巨大的時間、成本、質量、產品差異化等壓力。如何快速適應市場的變化，實現從“以產定銷”到“按訂單生產”模式轉變？數字化工廠提供了較為理想的解決方案。

2 數字化工廠概述

數字化工廠是BIM(建筑信息模型)技術、現代數字制造技術與計算機仿真技術相結合的產物，同時具有其鮮明的特征。

2.1數字化工廠

2.1.1數字化工廠的概念

數字化工廠是以產品全生命周期的相關數據為基礎，根據虛擬制造原理，在虛擬環境中，對整個生產過程進行仿真、優化和重組的新的生產組織方式。它是在設計建造階段，建立全面、詳實的信息，包括材料、工藝、設備運行管理等全生命周期的信息檔案數據庫，利用BIM(建筑信息模型)技術指導建筑物、構筑物及設備的科學使用和維護，為信息化、標準化管理提供數據基礎平臺，加上CAD、EEP、MEP等應用管理系統，實現工廠控制系統內部數字化信息的有效傳遞，既鏈接了生產過程的各個環節，又與企業經營管理相互聯系，進而把整個企業數字化的資金信息、物流信息、生產裝置狀態信息、生產效率信息、生產能力信息、市場信息、采購信息以及企業所必須的控制目標都實時、準確、全面、系統地提供給決策者和管理者，幫助企業決策者和管理者提高決策的實時性和準確性以及管理者的效率，從而實現管理和控制數字化、一體化的目標。

2.1.2數字化工廠的優勢

數字化工廠利用其工廠布局、工藝規劃和仿真優化等功能手段，改變了傳統工業生產的理念，給現代化工業帶來了新的技術革命，其優勢作用較為明顯。

預規劃和靈活性生產：利用數字化工廠技術，整個企業在設計之初就可以對工廠布局、產品生產水平與能力等進行預規劃，幫助企業進行評估與檢驗。同時，數字化工廠技術的應用使得工廠設計不再是各部門單一地流水作業，各部門成為一個緊密聯系的有機整體，有助于工廠建設過程中的靈活協調與并行處理。此外，在工廠生產過程中能夠最大程度地關聯產業鏈上的各節點，增強生產、物流、管理過程中的靈活性和自動化水平。

縮短產品上市時間、提高產品競爭力：數字化工廠能夠根據市場需求的變化，快速、方便地對新產品進行虛擬化仿真設計，加快了新產品設計成形的進度。同時，通過對新產品的生產工藝、生產過程進行模擬仿真與優化，保證了新產品生產過程的順利性與產品質量的可靠性，加快了產品的上市時間，在企業間的競爭中占得先機。

節約資源、降低成本、提高資金效益：通過數字化工廠技術方便地進行產品的虛擬設計與驗證，最大程度地降低了物理原型的生產與更改，從而有效地減少資源浪費、降低產品開發成本。同時，充分利用現有的數據資料（客戶需求、生產原料、設備狀況等）進行生產仿真與預測，對生產過程進行預先判斷與決策，從而提高生產收益與資金使用效益。

提升產品質量水平：利用數字化工廠技術，能夠對產品設計、產品原料、生產過程等進行嚴格把關與統籌安排，降低設計與生產制造之間的不確定性，從而提高產品數據的統一性，方便地進行質量規劃，提升質量水平。

2.2數字化工廠的差異性

“數字化工廠”貫穿整個工藝設計、規劃、驗證、直至車間生產工藝整個制造過程，在實施過程需要注意系統集成方面的問題，“數字化工廠”不是一個獨立的系統，規劃時，需要與設計部門的CAD/PDM系統進行數據交換，并對設計產品進行可制造性驗證（工藝評審），同時，所有規劃還需要考慮工廠資源情況。所以，“數字化工廠”與設計系統CAD/PDM和企業資源管理系統ERP的集成是必須的。同時，“數字化工廠”還有必要把企業已有的規劃“知識”（如工時卡、焊接規范等）集成起來，整個集成的底部是PLM構架。

同時，類似于PDM系統和ERP系統，每個企業都有自己的流程和規范，考慮到很多人都在一個環境中協同工作（工藝工程師、設計工程師、零件和工具制造者、外包商、供應商以及生產工程師等），隨時會創建大量的數據，所以，“數字化工廠”規劃系統也存在客戶化定制的要求，如操作界面、流程規范、輸出等，主要是便于使用和存取等。

3 數字化工廠的實現與應用

數字化工廠以突出的功能優點，在工業生產，尤其是制造業生產中具有廣泛的應用，但其實現過程也涉及多種關鍵技術。

3.1數字化工廠的關鍵技術

數字化工廠涉及的關鍵技術主要有：數字化建模技術、虛擬現實技術、優化仿真技術、應用生產技術。

數字化建模技術：數字化工廠是建立在數字化模型基礎上的虛擬仿真系統，輸入數字化工廠的各種制造資源、工藝數據、CAD數據等要求建立離散化數學模型，才能在數字化工廠軟件系統內進行各種數字仿真與分析。數字化模型的準確性關系到對實際系統真實反映的精度，對于后續的產品設計、工藝設計以及生產過程的模擬仿真具有較大的影響。因此，數字化建模技術作為數字化工廠的技術基礎，其作用十分關鍵

虛擬現實技術：虛擬現實技術能夠提供一種具有沉浸性、交互性和構想性的多維信息空間，方便實現人機交互，使用戶能身臨其境地感受開發的產品，具有很好地直觀性，在數字化工廠中具有廣泛的應用前景。虛擬技術的實現水平，很大程度上影響著數字化工廠系統的可操作性，同時也影響著用戶對產品設計以及生產過程判斷的正確性。

優化仿真技術：優化仿真技術是數字化工廠的價值所在，根據建立的數字化模型與仿真系統給出的仿真結果及其各種預測數據，分析虛擬生產過程中的可能存在的各種問題和潛在的優化方案等，進而優化生產過程、提高生產的可靠性與產品質量，最終提高企業的效益。由此可見，優化仿真技術水平對于能否最大限度地發揮企業效益、提升企業競爭力具有十分重要的作用，其優化技術的自動化、智能化水平尤為關鍵。

應用生產技術：數字化工廠通過建模仿真提供一整套較為完善的產品設計、工藝開發與生產流程，但是作為生產自動化的需要，數字化工廠系統要求能夠提供各種可以直接應用于實際生產的設備控制程序以及各種是生產需要的工序、報表文件等。各種友好、優良的應用接口，能夠加快數字化設計向實際生產應用的轉化進程。

3.2常見數字化工廠軟件

由于數字化工廠技術在工業生產過程中的優越性，各知名企業競相開發各種數字化工廠軟件，其中較為常見、應用最為廣泛的數字化工廠軟件主要有eM-Power和Demia等。

eM-Power是由美國的Tecnomatix技術公司開發的數字化工廠軟件，它在工業生產中應用十分廣泛。該軟件架構是建立在Oracle數據庫之上的三層結構，它為企業用戶提供零件制造解決方案、裝配規劃、工廠及生產線設計和優化、產品質量和人員績效等主要功能。這些主要的功能模塊建立在統一的數據庫eM_Server中，實現整個生產制造過程的信息共享。2007年以來，西門子公司在收購了UGS（UGS于2004年收購了Tecnomatix）的基礎上，推出了功能更為強大的Teamcenter 8和Tecnomatix 9，提供工廠設計及優化、制造工藝管理、裝配規劃與驗證、開發、仿真和調試自動的制造過程和質量管理等功能，在各大企業具有廣泛應用。

Delmia是由法國的Dassault公司開發的數字化工廠解決方案，該解決方案是構建在Dassault公司的PLM結構的頂層，由其專用數據庫（PPR-Hub）統一管理。Delmia的體系結構主要包括：面向制造過程設計的（DPE）、面向物流過程分析的（QUEST）、面向裝配過程分析的（DPM）、面向人機分析的（Human）、面向虛擬現實仿真的（Envision）、面向機器人仿真的（Robotics）、面向虛擬數控加工方針的（VNC）、面向系統數據集成的（PPR Navigato）等。它主要由面向數字化工藝規劃模塊、數字化仿真平臺工具集以及車間現場制造執行系統的集成模塊等組成。

3.3數字化工廠的應用

數字化工廠是信息化技術發展過程中出現的一種新的企業組織形式，是促進企業現代化發展的新興技術，目前主要應用在汽車制造、航空航天等大型制造企業。

3.3.1數字化工廠技術在汽車行業的應用。

目前，數字化工廠技術在國內外汽車制造業中得到了廣泛應用。在國外，如通用汽車公司使用Tecnmatix eMPower的解決方案，大大縮短了通用公司從新產品設計、制造到投放市場的時間，同時提升了其產品質量。奧迪公司使用eM-Plant進行物流規劃仿真，如A3 Sportback項目。通過物流規劃仿真不僅使得整個生產物流供應鏈之間建立起了緊密有序的聯系，同時也方便對物流方案進行先期評估和可行性分析。在國內，如一汽大眾在車身主拼線工藝設計中采用數字化工廠技術，改善了車身焊接工藝，提高車身焊接質量。上海大眾在發動機設計和產品總裝領域采用數字化工廠技術，大幅提升了公司的制造技術和產品質量。目前，華晨金杯公司引進西門子的Tecnomatix軟件，對產品的總裝工藝進行數字化改造。

3.3.2數字化工廠技術在飛機制造業的應用。

在飛機制造業，數字化工廠技術的先進性也得到了充分體現。如美國的洛克希德馬丁公司在F35研制過程中，采用數字化工廠技術縮短了2/3的研制周期，降低了50%的研制成本，開創了航空數字化制造的先河。有如波音787飛機在研制過程中采用基于Delmia的數字化工廠技術，實現其產品的虛擬樣機。空客A380飛機采用虛擬裝配方案，實現整機的三維虛擬裝配仿真和驗證。不僅國外飛機制造企業在其產品的研制、生產過程中使用數字化工廠技術，國內的飛機制造企業也是如此。如上海飛機制造廠利用數字化工廠技術在三維環境中進行人工裝配操作的數字化模擬，提高了人工操作的標準化。而西安航空動力控制公司則采用Tecnomatix的數字化工廠軟件對其異型件生產線進行仿真和優化，進行技術改造探索。

3.3.3數字化工廠在鑄造行業的探索

共享鑄鋼團《數字化工廠示范工程》擬運用先進制造理念（如虛擬制造、智能制造、綠色制造、柔性制造等）和先進鑄造技術、方法，結合共享集團在鑄造行業內領先的制造、技術和管理經驗，全面融合先進信息化技術，建設數字化模樣生產線、數字化柔性造型生產線、智能化熔煉控制系統、智能體聯合控制的鑄件精整線、數字化在線檢測等綜合集成的數字化鑄造工廠，在“多品種、小批量、快捷”鑄造生產方面達到同行業領先水平，建成一座在鑄造行業領先的“數字化、柔性化、綠色、高效”鑄造工廠，集成并創造數字化鑄造新模式。

4結束語

隨著計算機技術、網絡技術的飛速發展，數字化工廠技術不斷與現代企業相結合，已成為提升企業競爭力的新動力。在當前企業發展的新形勢下，數字化工廠技術出現了新的趨勢。首先，現場總線技術在數字化工廠中的應用，提升數字化工廠的現場可操作性；其次，應用網絡技術，拓展數字化工廠網絡互聯能力；最后，數字化工廠的智能化發展，實現虛擬仿真與企業真實生產的無縫鏈接，打造真正的智能數字化工廠。

作者簡介

郭兆祥（1976-）男，碩士研究生，從事技術質量管理工作。

參考文獻.

[1]李險峰.DELMIA讓數字化工廠成為現實[J].CAD/CAM與制造業信息化，2006，(9)：48-50.

第2篇：數字化仿真技術概念范文

（一）計算機仿真技術的基本概念。

計算機仿真技術，是使用計算機技術和數學建模理論，以及相關的應用性工具共同建構的仿真性系統應用模型，并在一定的實驗檢驗環境下，實現對已經建立的模型之綜合性檢驗的實用技術。依照計算機設備的具體類型狀況展開分析，可以將現有的計算機仿真技術劃分為：模擬仿真、數字仿真，以及混合仿真三個基本的類型。伴隨著當代計算機科學技術的客觀發展，以及計算機設備在運算速度與運算能力方面的提升，建立在數字化技術背景下計算機仿真技術，已經對傳統模式下的原始仿真技術模式是實現了較為完全的實質性替代，這種新式的仿真技術易于運作與修改。計算精度高且速度快，實驗結果較為可靠等特征。

（二）計算機仿真技術的基本應用流程

第一，對問題進行描述。透過開展目標問題的描述實踐，切實明確計算機仿真技術的對象、目的，以及相關的基礎性要求，之后依照教學研究工作的目的和實踐需求，具體確定計算機仿真技術的規模特征，以及約制條件。第二，初步建立原始化數學模型。數學模型是針對某種特定的事物系統或者是數量關系對象，使用規范化的數學語言，實現對數學結構的近似化或者是概括化描述目標。計算機仿真技術是一種基于模型技術的全新技術，其模型建構的準確性對仿真檢驗結果的準確性具有重要影響。第三，建構仿真系統數學模型。在原有的數學模型的建制基礎上，引入計算機輔助科學技術模塊，對之前已經建制完成的模型進行有針對性地補充完善，這個過程也可以簡略性地描述為二次建模。第四，開展編程和調試行為。要將仿真技術系統前期建制過程中形成的數學模型，進行具體的編程和相應的調試行為。第五，進行仿真實驗。應用計算機仿真技術系統，開展之前設定的實驗內容，進而得到預期的實驗結果。第六，對實驗結果進行相應的驗證。通過反復開展仿真實驗，對已經建制的模型進行驗證以及修正，實現對仿真技術應用模型的預期建設目標。

二、計算機仿真技術在體育學科實踐領域的應用

（一）計算機仿真技術在當代體育學科教學中的應用。

伴隨著現代多媒體技術的深化發展，這項實踐技術在理論教學工作中的應用，有效實現了對課堂教學內容的豐富，以及對對象學生群體學習興趣的有效激發，要逐步幫助學生加強對復雜知識項目的理解能力，切實實現教學質量實踐水平的有效提升。與此同時，在現行的體育課程的教學實踐過程中，在目前階段，絕大多數的教師往往都是使用示范的模式來開展對教學內容的講解，但是，伴隨著教師年齡的增長，以及教師在體育運動技戰術水平掌握層面的客觀差別，有時可能很難在教學訓練實踐中，順利完成對體育運動技戰術知識的講授，以及訓練實踐目標，在一定的考量角度上，不利于學生體育課程學習成績的有效提高。在這樣的背景下，我們可以逐步開展可視化仿真技術，以及多媒體仿真技術的開發實踐，可以針對具體的體育運動項目，制定有針對性的仿真模擬化的運動過程技戰術軟件，之后指令學生在模擬化的運動環境中開展相應的教學與訓練環節，有效實現學生成績水平的有效提升。

（二）計算機仿真技術在開展運動訓練指導實踐中的應用。

計算機圖形學本身具備著極其廣闊的客觀性應用范圍，它在較大的程度上，能夠實現對某些重要的系統，或者是重要的現象的模擬與仿真實踐。將系統化的數學模型轉換成系統化的仿真模型，之后，再依照計算機輔助程序獲取到數學模型的解，以及相關的數據結果，并在科學的運作程序背景下，實現對已經獲取到的數據對象的分析，以及驗證目標，最大限度地，使用數據科學技術對運動員的技戰術實踐行為，進行科學化的實踐指導。

結束語

第3篇：數字化仿真技術概念范文

【關鍵詞】城市仿真；應用系統；城市規劃

一、引言

BillGates認為：“在當今世界，一座城市如果不跟蹤最新觀念，將技術運用到極限，明天它就可能成為一座鬼城。”近年來，伴隨著計算機及網絡技術的飛速發展，數字化潮流已是全球經濟發展的必然趨勢，建立在城市信息化平臺上的虛擬銀行、虛擬商務、虛擬政府、虛擬學校、虛擬影劇院、虛擬旅游、虛擬醫院等已紛紛出現。由于城市的各個子系統都可以在計算機中直觀地發映出來,從而可以很方便地對城市的物流、人流、信息流進行集中而有效的控制和管理。所以，如何利用先進的計算機技術實現現代城市本身的數字化，是城市管理者、規劃部門、企業、城市居民所共同關心的問題，而城市仿真技術作為數字城市的支撐技術之一，也成為當前的研究熱點。

二、城市仿真技術簡介

2.1什么是城市仿真

城市仿真(UrbanSimulation)對大多數人來說，還是一個比較陌生的概念。簡單來說，“城市仿真”就是將“虛擬現實”技術應用在城市規劃、建筑設計等領域。近幾年，城市仿真在國內外已經得到了越來越多的應用，其前所未有的人機交互性、真實建筑空間感、大面積三維地形仿真等特性，都是傳統方式所無法比擬的。

2.2與傳統方法的比較

傳統的規劃、建筑設計表現方法基本包括以下4種：人工手繪、建筑微縮模型、建筑效果圖和三維動畫。其中，人工手繪（或非真實渲染-NPR）只是偶爾作為點綴用在早期的概念設計中。建筑效果圖、三維動畫、建筑微縮模型是目前廣泛采用的三種方式。由于其市場的成熟，單做其中某一個或幾個方面即可支撐一個中型公司(100人以下)的發展。

這三種方法雖然流行，但它們各自的不足還是很明顯的。制作建筑微縮模型需要經過大比例尺縮小，因此只能獲得建筑的鳥瞰形象，無法以正常人的視角來感受建筑空間，無法獲得在未來建筑中人的真正感受；常用的效果圖表現也只能提供靜態局部的視覺體驗；三維動畫雖然有較強的動態三維表現力，但不具備實時的交互性，人是被動的，而且對方案的修改以及觀察路線的變化需要重新計算，幾天甚至幾周后才能看到結果。

而在城市仿真應用中，人們能夠在一個虛擬的三維環境中，用動態交互的方式對未來的建筑或城區進行身臨其境的全方位的審視：可以從任意角度、距離和精細程度觀察場景；可以選擇并自由切換多種運動模式，如：行走、駕駛、飛翔等，并可以自由控制瀏覽的路線。而且，在漫游過程中，還可以實現多種設計方案、多種環境效果的實時切換比較。這是傳統的建筑效果圖和預渲染回放的三維動畫所無法達到的。

2.3城市仿真技術的重點

1、在一定軟硬件的基礎之上，創建盡可能真實的場景

在城市仿真中，場景的真實感是最為關鍵的一個因素。而如前面已提到過的，由于實時三維渲染的要求及硬件顯示能力的限制，場景的復雜程度不能太高。同時，由于實時仿真技術的限制，一些比較費時的渲染選項，如動態陰影、Bumpmap等實現起來還有一定困難。這些都會直接影響場景的真實感。

在硬件渲染能力的限制下，為創建盡可能真實的場景，一方面需要發掘各種軟件的功能，進行優化組合；另一方面，要發展更為高級的算法，如程序幾何（ProceduralGeometry）和分形算法（FractalMathematics）。

但“發展算法”不是一件簡單的事，非個人所能為，只能是由某家公司開發出相應的軟件，我們再來應用。所以，從一般的制作者而言，要創建真實場景還是在于充分利用各種已存在的軟件工具。從實際的開發經驗來看，主要有以下幾種軟件：

l實時三維模型創建軟件：MultigenCreator；

l紋理處理軟件：Photoshop

l實時場景管理/驅動軟件：Vega

l輔助軟件：

建模方面可以用3DsMax/Maya輔助，Maya有免費的flt文件(MultigenCreator格式文件)輸入/輸出插件,3DsMax則要通過OkinoPolytrans軟件來進行格式轉換；

在三維紋理貼圖方面，可用DeepPaint3D和DeepUV輔助；

在燈光效果貼圖方面，可用Lightscape；

AutoCAD用于接收用戶原始DWG文件，預覽并輸出DXF。

在項目之初，就要詳細規劃、分配任務，根據任務思考如何充分利用上述各種軟件達到最終效果。除了從這幾個方面著手以外，我們所能期待的就只能是計算機硬件顯卡能力的迅速提高了。

2、在三維漫游的基礎之上，開拓新功能

不滿足于僅僅簡單的三維場景漫游，在此基礎之上進行人機互動效果的開發，并和用戶應用緊密結合，如在Vega/VC下開發數據庫點擊查詢、三維/二維結合、多媒體結合、3DGIS(地理信息系統)等。

三、城市仿真應用系統與城市規劃

由于城市規劃的關聯性和前瞻性要求較高，城市規劃一直是對全新的可視化技術需求最為迫切的領域之一。從總體規劃到城市設計，在規劃的各個階段，通過對現狀和未來的描繪（身臨其境的城市感受、實時景觀分析、建筑高度控制、多方案城市空間比較等），為改善人居生活環境，以及形成各具特色的城市風格提供了強有力的支持。規劃決策者、規劃設計者、城市建設管理者以及公眾，在城市規劃中扮演不同的角色，有效的合作是保證城市規劃最終成功的前提。城市仿真技術為這種合作提供了理想的橋梁，運用城市仿真技術建立的城市仿真應用系統能夠使政府規劃部門、項目開發商、工程人員及公眾在一個統一的平臺上，可從任意角度，實時互動真實地看到規劃效果，更好地掌握城市的形態和理解規劃師的設計意圖，這樣決策者的宏觀決策將成為城市規劃更有機的組成部分，公眾的參與也能真正得以實現。這是傳統手段如平面圖、效果圖、沙盤乃至動畫等所不能達到的。

3.1城市仿真應用系統的應用范圍

城市仿真應用系統可被廣泛應用于規劃設計、方案評估、領導決策、規劃審批、市民公示、宣傳展示及招商等各方面。

3.2城市仿真應用系統的特點

l仿真的虛擬環境:

類似于時下流行的三維動畫，同樣是通過強大的三維建模技術建立逼真的三維場景，對規劃項目進行真實的“再現”。但是城市仿真技術建立的虛擬環境是由基于真實數據建立的數字模型組合而成，嚴格遵循工程項目設計的標準和要求，屬于科學仿真系統；而傳統動畫的三維場景則是由動畫制作人員根據資料或想象繪制而成，與真實的環境和數據有較大的差距，嚴格意義上來說屬于一種演示作品。

l多方式、運動中感受城市空間：

在城市仿真應用系統中，可以全方位,多種樣式（步行、驅車、飛行、UFO等）,完全由用戶自由控制在場景中漫游。城市仿真技術與傳統的三維動畫最根本的區別就是：傳統動畫的觀察路徑都是預先設定好的，用戶只能按照事先設定的路徑瀏覽場景；而城市仿真技術可以由用戶在三維場景中任意漫游，人機交互，甚至還可以使用專用的頭盔把用戶的視覺、聽覺及其他感覺封閉起來，產生一種身臨其境的錯覺。這樣一來，很多不易察覺的設計缺陷能夠輕易地被發現，減少由于事先規劃不周全而造成的無可挽回的損失與遺憾，大大提高了項目的評估質量。

l實時多方案比較：

運用城市仿真應用系統，我們可以很輕松隨意的進行修改，改變建筑高度，改變建筑外立面的材質、顏色，改變綠化密度，……所看即所得，只要修改系統中的參數即可，而不需要象傳統三維動畫那樣，每做一次修改都需要對場景進行一次渲染。這樣不同的方案、不同的規劃設計意圖通過城市仿真技術實時的反映出來，用戶可以做出很全面的對比，并且城市仿真應用系統可以很快捷、方便的隨著方案的變化而作出調整，輔助用戶作出決定。從而大大加快了方案設計的速度和質量，提高了方案設計和修正的效率，也節省了大量的資金。

l三維空間信息交流：

城市仿真應用系統的沉浸感和互動性不但能夠給用戶帶來強烈、逼真的感官沖擊，獲得身臨其境的體驗，還可以通過其數據接口與GIS信息相結合，從而可以在實時的虛擬環境中隨時獲取項目的數據資料，方便大型復雜工程項目的規劃、設計、投標、報批、管理等需要。此外，城市仿真應用系統還可以與網絡信息相結合，實現對三維空間數據的遠程操作。

3.3城市仿真應用系統的功用

一套完善的城市仿真應用系統能夠很好的展示城市規劃、宣傳城市建設、提升城市形象。系統根據城市的當前狀況和對城市的未來規劃，將城市的過去、現在和將來任意時間的情況展示在規劃設計者、政府決策者、投資開發者和普通市民面前。系統首先根據城市的當前狀況和對城市的規劃資料完成城市的設計，然后該系統的交互控制軟件可以幫助使用者從不同角度遍歷城市的各個部分，幫助有關人員作出決策。

提高項目管理能力和效率

規劃部門使用城市仿真應用系統，可以使方案評估更為準確、公正和快捷。另外，如果系統中需要增加新的項目，或其中的項目遇到方案修改，可以隨時導入或更新系統的數據信息，并且可供日后存檔，極大地方便了政府規劃管理部門的管理工作，提高了效率，節省了成本。

提高公眾參與度和部門協同作業

由于城市仿真技術打破了專業人士和非專業人士之間的溝通障礙，使得各部門能夠在統一的城市仿真應用系統平臺下進行交流，能更好的理解設計方的思路和各方的意見，能更快的找到問題、達成共識和解決一些設計中存在的缺陷。

提高方案設計和修正的效率

通過城市仿真應用系統，我們可以很輕松隨意對設計方案進行修改，改變用地布局，改變建筑高度，改變綠化密度，改變外立面的顏色……所看即所得，只要修改系統中的參數就可以輕松實現，大大加快了方案設計的速度和質量。

提高展示和城市形象宣傳的效果

城市仿真應用系統的沉浸感和交互性不但能夠讓用戶獲得身臨其境的體驗，同時還能隨時獲取項目的相關數據資料。對于公眾關心的大型規劃項目，在項目方案設計過程中，城市仿真應用系統可以將現有的方案導出為視頻文件用來制作多媒體資料予以一定程度的公示，讓公眾真正的參與到項目中來。當項目方案最終確定后，也可以通過視頻輸出制作多媒體宣傳片，進一步提高項目的宣傳展示效果。

四、結語

第4篇：數字化仿真技術概念范文

關鍵詞：船舶；虛擬仿真技術；建造評估；應用

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）08-0084-02

1 船舶虛擬仿真技術研究及應用現狀

在船舶工業里面對虛擬仿真技術加以應用，能使敏捷造船、并行工程以及數字化造船得以實現，同時它也是我國傳統造船模式轉向現代化的重要環節之一。對虛擬仿真技術加以運用，在建造船舶之前，工程師可在虛擬環境下對船舶的建造過程進行仿真，從而改進和評價船舶的工藝與設計，這樣便于指導船廠進行現場生產作業。在船舶行業里運用虛擬仿真技術，能使生產效率得到提升，降低生產成本，使建筑周期縮短，從而為我國船舶行業的發展奠定良好的基礎。

船舶的建造評估和設計可以使先前工藝或前期設計導致的工程修改得以消除，進而對船舶企業的成本、質量以及生產效率產生直接的影響。現如今，許多國家正在開展以虛擬仿真評估和數字化描述相結合的船舶虛擬制造、設計仿真技術的應用研究，并且在船舶建造中也應用了多種仿真評估軟件，而且其研制水平和效率還在近年來得到了大幅提升，包括我國在內的許多國家都正在尋求提升研制質量、節省研制費用、縮短研制時間的新方式。

挪威UD公司作為船舶設計的佼佼者，現如今，他們在對新船型進行設計時，全都會對三維模型加以利用，然后在虛擬環境下綜合評價鉆井船的設備布局、布置、外觀等，分析虛擬船舶水動力，對虛擬評估進行分段劃分，并仿真船舶的作業過程。

自20世紀90年代一來，我國開始對各種先進的仿真技術加以研究，并開展大規模系統仿真。但將虛擬仿真技術應用在海洋和船舶領域的起步還比較晚，現如今，其工作最主要集中在初步實施和理論研究的應用階段，此外，國內的船舶研究所也開發有虛擬仿真的軟件系統和硬件平臺。

2 將虛擬仿真技術應用在船舶的建造評估中

此項技術通過對虛擬實體模型加以利用，來實現評估船舶建造過程的目的，包含船舶生產工藝規劃、操作順序驗證、生產系統創建。它能支持船舶生產管理、機器人仿真、人機功效分析、作業時間測定、工藝規劃與驗證等的內容。

2.1 在建造前期的論證評估中運用

船舶建造的內容之一便是根據企業生產力布局要求以及實際能力，對船舶企業的經濟、技術和發展條件加以研究，對船舶企業的發展方向和規模進行預測和論證，將企業建設技術經濟指標擬定出來。在建造船舶的前期對生產規劃進行論證評估是一項綜合性非常強的工作，這個過程需要對企業多方面信息進行分析。此項技術可用于對當前企業環境、生產規模以及結構分布進行虛擬，并由設計人員在虛擬中模擬各種設想，經由分析信息數據庫對各種設想利弊進行分析，同時對其可行性加以論證，這就包括環境影響、船型選擇、生態保護、現狀分析等工作。此項技術為船舶的建造前期論證提供了論證方式和技術手段。

2.2 在建造方案的設計評估中運用

船舶建造方案通過設計人員將各種想法不斷形象法和概念法，同時用相應生產手段加以表達出來，這個過程需要對前后進行參照，在設計方案時，要求方案的初步設計和深入設計必須具有交互性。對虛擬仿真技術所具備的交互性和真實性特征加以利用，可用于對三維空間進行虛擬，從而使設計人員可以對他們的設計思想進行更精確的表達。例如，由中國船舶工業集團研究所開發出來的虛擬仿真評估系統。通過對不同總組方案的比較，將船舶的建造設計思維在虛擬環境里展現出來，讓設計人員可直觀的對其進行評析，通過對方案生產環境、結構布局的協調性進行觀測并比較，可對設計思維進行修改完善。對虛擬三維空間加以利用，進而為生產方案在場地位置設計、動態調整、生產布局選擇、結構調整等方面提供依據，從而使后續生產過程可以更為合理。

2.3 在生產方案的比較中運用

此技術所創建的環境為三維虛擬環境，它可對構建環境進行全方位展示，并且通過虛擬現狀，讓建造方案可以更加真實。此技術可以讓建造方案在表現上突破原有平面、靜態的模式，讓建造人員的思想可以更形象和直觀的呈現在操作者面前，使規劃方案與操作者之間能有更強的交互性，從而對多人員多層次協調參與船舶的建造有利。

可通過許多途徑來實現方案設計需要達到的目標，而這當中必不可少的一環便是方案比較。虛擬仿真技術為方案比較提供了一個更為有效和方便的應用工具。在進行方案比較時，可在船舶建造的虛擬系統中對生產方案加以直接使用，讓設計方案可以在虛擬三維空間里得到體現。對試用不同的方案，并考察其對生產環境所形成的影響，對各生產要素不同的設想進行評價比較，并進行不同方案的實時切換，然后在同一建造序列和生產項目中感受不同的生產效果，從而對設計合理性加以判斷。與此同時，還可運用技術手段量化分析比較方案中的具體指標，從而使船舶生產方案能更加合理。例如，運用SPD-V3.2設計軟件虛擬布置機艙管路的結構方案。在評估方案的基礎上，對機艙管路設計合理性以及工藝合理性進行驗證，進而將設計中存在的缺陷找出，從而使生產現場返工率得以降低。

2.4 在建造過程中運用

在建造船舶時，對虛擬仿真評估技術加以利用，可以實現對船舶建造方案實施效果進行先期檢驗，也就是看其能否達到環境、生產的最佳綜合效益，并在實施中不斷選擇和修改，最終幫助決策者來決定后續的生產方案。比如，可通過虛擬仿真技術將某虛擬方案和船舶生產實際相結合，進而將建造方案實施狀況予以真實展現，從而使由于方案欠缺而造成的效益損失狀況得以減少。此外，此技術還能對溫度、噪音等不可見現象進行模擬，從而達到檢測影響船舶生產各因素的目的。

3 船舶虛擬仿真的評估應用實現現存問題

①虛擬仿真技術標準化應用。作為船舶建造領域極為重要的技術，虛擬仿真技術一定要與建造技術規范、規定等相符。但由當前情況可知，因為船舶建造標準化問題尚未解決，為保障虛擬軟件商的軟件獨立性，使得軟件系統之間存在較差的兼容性，要想使仿真成果的協調和共享得以實現，就必須對仿真技術應用標準化問題加以研究。通過對同一設計平臺的開發，使協同平臺集成效率得到提升，從而在更大范圍上實現信息的共享和設計的協同。

②改進建造設計技術。在傳統船舶的設計中絕大部分平面結構圖的表達方式為二維表達，最近幾年開始引進三維技術，從而形成了三維與二維相結合的建造技術模式。但在我國，由于虛擬仿真技術欠缺完善化和標準化的仿真軟件作為載體，假如能將生產技術改為規范化的三維表達和設計模式，將會對此技術在生產設計中的進一步應用有利。

③生產設計習慣與傳統觀念問題。因為此項技術尚且處在推廣使用期，現如今設計人員對此技術的認識尚且不足，并且傳統觀念并未隨著技術進步而有所改進。絕大部分船舶企業在此項技術上尚且停留在演示層次，并未認識到此項技術的深層效用。此外，由于傳統設計習慣對新方法的使用形成了一定制約作用，要想在短時間內改變此種設計習慣還有一定難度。對此技術進行及時的開發利用，對此技術的三維平臺設計平臺加以搭建，將對培養設計人員普及性有利。

④虛擬仿真技術有待完善。因為此項技術自身存在一定局限性，使得此技術在船舶設計某些場合中的應用尚且存在一定難度。比如，對建造方案在構思期的表達模糊性問題以及修改實時性問題，建立標準化的指標評價體系統、建立預測分析模型等問題上依舊存在一定的技術障礙。

⑤船舶行業中虛擬仿真技術應用效果不顯著。此項技術的開發需要投入大量資金和尖端設備。盡管此項技術在研究船舶生產作業形式和建造方案上屬于高科技手段，但由于開發此項軟件產品的價格確實相當昂貴，并且其系統兼容性也比較差，現如今，國內對此系統的應用還多半依賴于進口提供，因為目前我國的科研院無法對相關設備進行全面配置，在各高校也無法運用多系統來實現學員的全面培訓，導致此項技術在船舶行業中并不能取得很好的應用效果，這也是實現此項技術在船舶設計中應用的一個難點。

要想使上述問題得到解決，極為重要的一點便是全面應用此項技術，在軟件開發公司的作用下，開發具有普及型的仿真技術軟件是非常必要的，同時需要科研院和相關院校合作，對此項技術進行大規模的培訓。

4 結 語

因為在國內的船舶生產評估過程中應用虛擬仿真評估技術尚屬起步階段，并且在國外也并無標準應用模式可供借鑒，再加上國內造船現狀有別于國外，此外，由于船舶虛擬仿真的評估技術是伴隨船舶制造工藝以及技術的發展而發展起來的，所以，它的研究工作、虛擬維修、新工藝等許多方面還有待完善和改進。現如今，集成化仿真已經成為船舶制造的發展方向，此項技術的應用也已經成為船舶制造模式最為關鍵性的技術，并且已經變成船舶制造能力得到提升的手段之一，此外，在船舶企業中應用此項技術，將會為企業進一步的發展提供技術支撐。

參考文獻：

[1] 謝榮.船舶虛擬仿真技術在船舶建造評估中的應用研究[J].船舶工程，2011，（5）.

[2] 蔣艷會，甄希金，韋乃琨，等.船舶虛擬裝配系統研究及應用[A].第十二屆全國內河船舶與航運學術會議論文集[C].北京：《中國學術期刊（光盤版）》電子雜志社，2012.

[3] 謝子明，徐東，朱蘇.虛擬造船技術應用探討[A].2011年中國造船工程學會優秀論文集[C].北京：《中國學術期刊（光盤版）》電子雜志社，2011.

[4] 楊潤黨，范秀敏，王文榮.虛擬仿真技術在船舶建造過程中的研究與應用[J].艦船科學技術，2008，（1）.

第5篇：數字化仿真技術概念范文

【關鍵詞】 虛擬樣機 地質工程機械 機械系統動力學自動分析

地質工程機械作為工程機械設備在國民經濟建設中國起到重要作用，其應用范圍較為廣闊，特別是在工程地質勘察、能源開發、地質災害防治等領域應用更為廣泛。雖然我國地質工程機械設備的研發取得了一定成績，但是其設計和制造所需要的時間較長、投資的成本較大，隨著產品老化加劇，其市場競爭力逐漸降低。為了提高地質工程機械制造企業的市場競爭力，需要引用全新的產品開發方法。作為一種全新的產品開發方法，虛擬樣機技術是一種基于產品的計算機仿真模型的數字化設計方法，在地質工程機械的應用使地質工程機械的研發過程從物質流和資金流轉向為數據流和信息流，體現出數字化設計制造新理念[1]。

1 虛擬樣機技術簡介

虛擬樣機技術（VPT，virtual prototyping technology）就是利用計算機技術建立起機械系統的數字化模型，由于該數字化模型能中的圖形能反映系統在真實條件下的各種特性，因此，可以通過對數字化模型圖形的修改來實現最優化設計方案的建立。虛擬樣機技術集合了多個學科的相關知識，與多體系運行學和動力學建模理論和技術實現之間有密切聯系，是一種集建模技術、仿真技術、交互式用戶界面技術、虛擬現實技術等眾多技術于一身的綜合應用技術。虛擬建模技術作為一項技術是計算技術在工程領域的應用，但它又不僅僅是一項技術更是一種嶄新的設計理念[2]。從傳統的產品設計研發流程中，我們看到產品是由最初產品概念出發，進而進入產品的設計，之后建造物理樣機，再進行試驗，之后反饋設計，如此循環，最終形成最終產品。這一流程中，每循環一次都要進行一次樣機制造，這就使產品的開發周期大大延長，與此同時，產品的開發成本也隨之增加，再加上，由于傳統產品開發流程中往往將重心放在產品的局部優化上，而對產品的整體性能考慮不周，導致最終形成的產品出現諸多設計上的問題，嚴重影響了產品設計質量。虛擬樣機技術一改傳統的產品開發流程，將傳統的產品開發流程通過數字化的方式來進行，從而不必進行物理樣機的建造，不僅使產品的開發周期大大縮短，而且也節約了大量的產品開發成本。此外，通過設計方案的優化，使產品整體性能得到大幅度提升。

2 地質工程機械實施虛擬樣機技術方法

在地質工程機械實施虛擬樣機技術，首先通過市場調查，考察市場需求，根據市場的需求，將地質工程機械系統的總體參數和各項性能指標得以確定下來，之后利用專家系統起草地質工程機械的初步設計方案。根據初步的設計方案，地質工程機械設備總體設計按照模塊化設計思路分為一組相互連接的功能模塊集合。之后對模塊功能進行詳細地分析，將地質工程接卸設備劃分為多個功能子系統，如機械系統、啟動控制系統、液壓控制系統等。子系統劃分完成以后對每個子系統進行細化，產生概念樣機。之后將產生的概念樣機通過相關的虛擬樣機平臺得出地質工程機械的虛擬樣機。虛擬樣機形成以后，要從產品開發需求角度出發，利用仿真分析平臺，對虛擬樣機功能性進行仿真分析，并利用仿真分析平臺對地質工程機械設備虛擬樣機的行為進行模擬分析。產生的分析結果，用于指導產品設計模型的修改以及相應仿真分析模型的修改。在反復的建模、仿真分析、模型改進的流程中，逐漸實現產品的開發需求，形成預期的虛擬樣機。

3 虛擬樣機技術的應用

以地質工程機械設備中常用的氣動潛孔錘為例，介紹虛擬樣機技術的應用。氣動潛孔錘的工作環境較為特殊，具有復雜性，且氣動潛孔錘的運動的耦合、非線性表現明顯。從氣動潛孔錘的研發上來看，目前大多是建立在傳統的產品開發方法基礎上。無閥式氣動潛孔錘作為氣動潛孔錘的一種，在進行建模時，借助機械系統動力學自動分析軟件（Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems）、Pro/Engineer三維造型軟件、ANSYS有限元分析軟件[3]。無閥式氣動潛孔錘虛擬樣機模型得以建立，并對形成的虛擬樣機模型進行仿真分析，進而將虛擬樣機在地質工程機械產品制造中的巨大作用體現出來。機械系統動力學自動分析軟件具有建模、求解、可視化功能，是虛擬樣機的重要平臺，在世界機械設計制造中得到廣泛的應用。通過機械系統動力學自動分析軟件可以生成任意機械系統的虛擬樣機虛擬模型[4]。由于潛孔錘零件復雜性較強，先利用Pro/Engineer三維造型軟件生成參數化的零件實體，后通過機械系統動力學自動分析軟件與Pro/Engineer三維造型軟件接口將潛孔錘的模型傳遞給機械系統動力學自動分析軟件，同時將由ANSYS有限元分析軟件產生機械系統動力學自動分析軟件的柔性體零件，之后在機械系統動力學自動分析軟件中完成運動約束、運動激勵的定義，產生參數化的虛擬樣機模型。機械系統動力學自動分析軟件Solver模塊依據虛擬樣機模型生成動力學方程，并提供所需要的解算結果。最后利用后處理模塊觀察運動與參數變化的對應關系。

4 結語

利用機械系統動力學自動分析軟件、Pro/Engineer三維造型軟件和ANSYS有限元分析軟件成功建立起了氣動潛孔錘的虛擬樣機模型，并對其動態特性進行了分析，充分顯示了虛擬樣機技術在地質工程機械產品開發中的重要作用，相信隨著虛擬樣機技術應用越來越成熟，地質工程機械產品研發水平將會得到進一步提高。

參考文獻：

[1]李瑞濤，方湄，張文明，彭龍洲.虛擬樣機技術的概念及應用[J].金屬礦山，2010，（7）：38-40.

[2]王國彪，程小虎.工礦設備設計新模式）））基于虛擬樣機的設計聯盟[J].礦山機械，2010（7）：256-257.

第6篇：數字化仿真技術概念范文

【關鍵詞】液壓支架；協同仿真；仿真軟件

1.引言

由于煤礦機械大多在地下作業，維修極其不方便，所以不得不運到地面進行修理。但機器質量重、體積大等特點，使搬運及其不便，短期的維修也會帶來巨大的經濟損失，因此產品的設計過程顯得尤為關鍵。而越來越短的產品周期迫使設計人員要在短時間內對問題做出快速可靠的分析，從而找到問題的處理和解決方法，這只能借助于仿真技術。隨著計算機技術的發展，給產品仿真提供了前提條件。建立仿真環境成為了煤炭工業和企業發展的共同需要。煤礦機械種類繁多，主要包括采掘機械、運輸與提升機械、流體機械三大部分。本文以液壓支柱為例，建立協同仿真系統模型。

2.協同仿真技術介紹

協同仿真技術是基于建模技術、分析仿真技術和信息管理技術的綜合應用技術。隨著科技的發展，個人不可能掌握設計所需要的全部的知識。大多數情況下，設計一系列產品不再由一個人而是一個團隊來完成，這樣就需要相關人員不時地進行技術和信息交流，所以借助于協同仿真技術可以實現相關人員（專家、技術人員、決策人員、以及用戶、制造人員和維護人員等）在產品概念設計、系統設計和詳細設計等階段進行探討。這樣使得根據產品行為指標獲得較優產品設計成為可能，從而使企業能夠在更短的時間內、更好的質量、更低的成本推出自己的產品[1] 。

計算機軟硬件的發展，無疑帶來了機械設計方面飛速發展，目前用到造型軟SOLIDWORKS、Pro/E、UG、CDATA 等；有限元分析軟件：MSC公司的 NASTRAN、ANSYS、ADINA、ABAQU等；多體力學分析軟件ADMAS、virtual lib等；高性能計算與信號處理的控制分析軟件 MATLAB、EASY5、Matrix X等；電子電路領域：PROTEL、ORCAD、PSPICE、EWB等。

3.基于液壓支架的協同仿真結構的設計

液壓支架由頂梁、前梁、掩護梁、立柱、底座、推移裝置、閥件、管路系統，連接部件及各種附屬裝置等組成。頂梁和底座通過數根立柱支撐在頂、底板之間，構成一個可移動的剛性架體，支撐頂板并形成一定的工作空間。

根據功能要實現支架升降、推移，及到結構是否合理、電液控制系統配置和聯接是否合理等，根據系統設計估算初撐力、工作阻力、支護強度、推溜力、移架力和支架高度，也可根據已知外力仿真結構應力、應變等。可以建立機械結構模型、控制系統、電子系統、液壓系統等模型仿真。

3.2仿真平臺設計

從仿真過程中看，仿真人員需要不斷的從一個軟件導出，然后再導入下一個軟件。給仿真人員帶來了很大的麻煩，工作效率很低。而這個系統涉及到多領域的仿真，為了能讓這些仿真在同一個系統中完成，可以建立軟件之間的接口，充分發揮各領域商用軟件在各自領域的特長，讓仿真操作流程化。

如圖2，仿真人員：可以通過仿真知識庫查看相關知識或進行仿真操作。例如，采用Pro/e軟件建立了機械結構幾何模型，再通過Pro/e與ADAMS間的接口，將機械結構的幾何模型導入到機械系統動力學分析軟件ADAMS中，建立了液壓支柱調高系統數字化模型，并模擬實際支柱各種載荷，通過控制系統，得出系統的動態響應。

管理人員：為了使仿真人員能夠更加快速、有效的進行仿真，管理人員建立網絡傳輸機構，實現數據等的遠程控制和提取。（1）數據/報表方面：實現各種數據的輸入輸出管理；提供數據備份和恢復功能；模型數據文件的檢入/檢出；統一文件格式，實現文件在線的檢索和瀏覽。（2）知識管理方面：將各專家的知識或經驗進行搜集與整理形成知識庫，再配合相應的推理機制和控制策略而構成的知識系統。為仿真人員提出指導性意見，同時對產品的設計、評估起到關鍵的作用。（3）流程管理方面：劃分仿真模塊，實現軟件之間的無縫連接等。

決策人員：通過網絡查看各類仿真結果、仿真報告等，確定設計方案。

通過這種方法不同地方、不同領域的仿真人員可以在協同仿真系統中仿真、設計液壓支架系統，同時還可以查看其它部件的參數，實現數據共用、知識共用。這對液壓支柱的性能進行預測，評估設計的正確性，從而指導設計，為設計經濟、可靠、穩定的高性能液壓支柱提供了有力的工具和實現方法。最后真正實現遠程協同化的效果。

4.結束語

本文提出了面向液壓支柱系統的協同仿真系統，根據發展的需要，實現遠程協同仿真，大大加快企業之間、研究所之間的合作效率，減小了產品設計周期，對推進煤礦設計發展有促進作用。隨著軟件工具的開發，協同仿真發展會有更大的空間。

第7篇：數字化仿真技術概念范文

【關鍵詞】國際工程 數字化施工管理 應用

在改革開放的三十年里,隨著我國對外開放政策的靈活展開,國與國之間經濟合作和技術交流規模的不斷擴大,我國的建筑企業在拓展國際建筑市場中取得了一系列驕人的成績,不僅在數量規模上實現了巨大跨越,而且在市場區域、產業結構、業務范圍等領域也進一步優化,抒寫一個又一個的輝煌戰果。

根據商務部合作司的統計數據,截止到2008年底,我國對外承包工程完成營業額566億美元,同比增長39.4%;新簽合同金額1046億美元,同比增長34.8%。截止到2008年底,我國對外承包工程累計完成營業額2630億美元,簽訂合同額4341億美元。2008年,我國對外勞務合作完成營業額80.6億美元;新簽合同額75.6億美元,同比增長12.8%;全年累計派出各類勞務人員42.7萬人,較上年同期增加5.5萬人;2008年末在外各類勞務人員74萬人。截止到2008年底,我國對外勞務合作累計完成營業額559億美元,簽訂合同額599億美元;累計派出各類勞務人員462萬人。同期,我國對外設計咨詢業務完成營業額4.48億美元,新簽合同8.88億美元,累計完成營業額26.7億美元,簽訂合同額46.6億美元。如今,在激烈的國際建筑市場競爭中,我國已經成為全世界主要的建筑服務出口國,國內建筑企業在國際建筑市場的足跡遍及世界五大洲,眾多國際工程的成功履約,對促進我國經濟持續、快速、健康發展,提高我國綜合國力起到了重要作用。

國際建筑工程管理的根本是施工管理,是工程從施工準備、建筑安裝到交工驗收的全部施工過程的全面管理,包括計劃管理、技術管理、質量管理、物資管理、設備管理、勞動管理、經濟管理等管理工作,它考驗著現場管理人員的指揮調度、協調平衡等能力,施工管理的好壞也是項目成敗的關鍵。數字化施工管理就是以互聯網技術為基礎,借助于系統仿真技術,實現工程項目的可視化、信息化和智能化施工管理,其核心思想是用數字化手段整體性地解決工程施工問題并最大限度地利用信息資源。將數字化施工管理用于國際工程,通過信息從國外到國內或從國內到國外的縱向流動,保證信息的及時性和有效性,達到管理和控制的目的,將為建設行業加快工程進度、節約工程造價、保證工程質量等起到巨大作用。

一、數字化施工管理的實質

數字化管理是指利用計算機、通信、網絡等技術,通過統計技術量化管理對象與管理行為,實現研發、計劃、組織、生產、協調、銷售、服務、創新等職能的管理活動和方法。看看NBA、歐洲頂級足球聯賽的數字統計我們就可以明白數字化管理運用的廣泛性了。隨著PLM(產品生命周期管理)與ERP系統的日漸普及,企業的研發能力和成本控制能力得到不斷提高。面對激烈的市場競爭和現代化水平的提升,一些行業領軍企業越來越意識到產品和服務的質量將成為下一輪競爭的焦點。傳統質量管理辦法存在著質量信息采集與管理不規范、質量問題追溯不易;質量過程控制有法不依,效率低下;質量決策與分析信息不全,決策拍腦袋等問題制約了企業的進一步發展。隨著研發、生產、采購和銷售過程信息化程度的提高,質量管理部門越來越迫切地希望采用質量信息系統來輔助質量管理并和其他部門實現信息化溝通。在施工領域,要實現優質工程的基礎是有效地實行數字化施工管理系統。

“數字化施工管理”就是將施工管理過程數字化,它包括工程管理全過程和全部施工資料的數字化、網絡化、智能化和可視化。“數字化施工管理”的實質就是在數字化施工的基礎上,用數字化手段整體性地解決工程施工問題并最大限度地利用信息資源。數字化施工管理是以信息化網絡為基礎,運用空間的概念整合信息及資料庫體系,是一種強調知識共享與更新的機制及過程,注重將原始資料經過整理、統計與分析后變成信息,而信息經過充分運用及共享,則可轉化為有用的知識。本文作者認為數字化施工管理在國際工程中的應用主要包括以下幾個部分:系統仿真模擬;可視化施工現場;資料信息數字化;智能化施工。

二、數字化施工管理在國際工程中如何應用

國際工程項目的管理與國內工程項目管理的差異性非常大,因此國際工程數字化施工管理需要建立適合該項目的運作體系,將數字化施工管理應用于國際工程,主要從以下幾個方面入手。

1、建立項目的全方位仿真模擬系統

通常情況下,國際工程大多為大型項目,設計的工作面特別廣,項目資金投入大,因此國際工程數字化施工管理的一個首要工作就是在項目實施前將項目進行仿真模擬。其主要工作就是利用計算機系統強有力的計算功能與高效的圖形處理能力,來直觀、智能的輔助工程設計人員進行過程設計與分析的一種技術。它同時實現整個施工過程的可視化與智能化。它包括工程設計條件可視化(地質、水文、地形、建筑物布置及施工條件等可視化),設計建模可視化,計算分析過程可視化與成果設計可視化(三維真實感圖形顯示及空間數據的圖表,文檔輸出)等。力求把整個工程的設計、管理以及主要涉及到的水文泥沙、地質、地表(含規劃、環保)、水工、施工、機電等專業的設計工作的過程、相互之間的關系和結果通過先進的計算機平臺及輔助設備以可視化的形式展現出來,達到虛擬設計的目的。虛擬設計技術的應用和實時仿真完全不同于以前的動畫渲染,它是滿足設計詳細要求的具體施工計劃的真實三維顯示,這就是數字化施工管理的系統仿真模擬。

2、建立可視化施工現場

可視化施工現場就是在項目實施前,構建整個項目的可視化識別系統。并通過對施工現場設施和設備的分類和分析,提取出能夠反映其空間幾何特征的關鍵屬性,可在圖形平臺上構造3D實體模型,并可以從任意位置和角度對3D模型進行動態顯示變換,以實現施工現場和3D可視化。每個實體不僅有其位置、形狀、大小等幾何特征,還包含該實體特定的場地屬性,如施工設備的名稱、型號以及相關技術指標等。

3D場地模型與進度計劃實行雙向鏈接,通過分析場地布置與施工進度之間、各種施工設施之間、材料供給與需求之間等諸多復雜的依存關系,研究施工資源的“時間―空間―數量”關系以及定義這些關系的規則、動態變化規律及其施工效率的影響因素,實現3D場地模型與進度計劃之間的雙向據交流和反饋,從而保證了場地布置與施工進度在時間和空間上協調一致。可視化施工現場真實地反映了任意時間和場地的施工狀態,當施工進度發生變化時,自動計算出任意時間段、任意施工狀態的工程量和人力、材料、機械等資源需求以及場地空間狀況,為場地布置提供準確、直觀的依據。同時,可視化施工現場還為項目的安全管理提供了很多便利之處,并及時糾正施工過程中存在的安全隱患。

3、資料信息數字化

眾多的工程資料是國際工程的一個特點,無論是技術資料還是商務資料都使得施工現場的資料室變成了一個檔案室。工程建設資料是多樣性的,有文字、表格、圖形、圖片、視頻等,由于信息量的巨大,如果平時不注意整理或是中途換人,都會在工程竣工時花費大量的人力去整理。在國際工程數字化施工管理中,一個重要的方面就是利用發達的數字化技術使所有工程資料實現數字化變為可能,所謂資料信息數字化簡單的講就是將資料檔案轉化為電腦可以識別的數字信號,它解決了傳統資料難以保存、流通和查閱的問題。

資料信息數字化一旦建立,項目的所有資料可以在任何時間、任何地點實現接近真實的再現。信息的豐富程度、傳播的便捷程度等方面都有著極為明顯的優勢,這一切使得傳統的資料管理發生了巨大的改變。目前,在一般國際項目中,資料信息數字化的硬件建設已經基本具備,在工程實施過程中,將全面收集、整理工程數字化資料,按照工程檔案整理的規范要求對其進行編輯,并通過現場播映、信息查詢、寬帶網絡傳播等多種方式為技術人員、管理人員和監理、業主服務。實現了國際工程資料信息數字化,就能在公司及所屬基層單位和項目部任何一臺電腦上,只要輸入正確的代碼和密碼,就可以進入辦公自動化管理系統,只需輕輕點擊鼠標,就可以掌握工程項目施工進展、安全質量等各方面信息,并且實現了遠程工程項目的有效管理,可謂是“重洋幾渡隔不住,盡收眼底在瞬間”。

4、智能化施工

智能化施工是指在工程施工過程中,采用先進的智能化施工機械降低人工勞力的使用量,并實現智能機械的獨立運行,并與其它智能設備一起,實現施工作業的質的飛躍。

智能化施工具有自主性、分布性、協調性,并具有自組織能力、學習能力和推理能力。采用多智能化施工系統解決實際應用問題,具有很強的適應性和可靠性,并具有較高的問題解決效率。因此,智能化施工系統應用領域十分廣闊,具有潛在的巨大市場。隨著國際工程的快速發展和新技術、新材料、新工藝的不斷出現,工程項目規模不斷擴大、形式日益復雜,工程建設過程涉及的單位和個人也越來越多,因而對建設工程管理的統籌性、協調性、時效性提出的要求就越來越高,對于這樣一個復雜的系統,應用智能化施工系統來保證工程建設任務的順利進行是非常合適的。

三、數字化施工管理前景展望

目前數字化施工管理還是一個全新的概念,相關理論和技術尚不成熟,尤其是在國際工程應用才剛剛起步。但數字化施工管理是社會經濟發展勢在必行的趨勢,將數字化施工管理應用于國際工程管理,并不斷總結提高,是工程管理現代化的需要,也是我們每一位建筑工作者義不容辭的責任。

【參考文獻】

第8篇：數字化仿真技術概念范文

關鍵詞:數碼插畫 虛擬現實技術 互動性

計算機技術的發展為繪畫藝術創造了新的媒介,數碼繪畫應運而生。同時,數字技術的發展不斷豐富著數碼繪畫的創作手法、表現形式與藝術感染力。數字繪畫更以其易于傳播的特性,通過互聯網得到了廣泛的傳播與應用,也隨著創作技術的發展、人們藝術文化需求的提高不斷豐富。

虛擬現實技術作為藝術文化創作領域的新寵兒,其技術的發展正不斷為數碼繪畫的表現形式與表現方法注入新的動力,虛擬現實技術下給數碼繪畫帶來了更多元的表現形式,創造了數碼繪畫新的藝術表現語言。

1、新媒體時代的數碼繪畫

數碼繪畫是新媒體時代的產物,它以計算機為創作平臺和表現媒介。具體來說,數碼繪畫指的是在計算機數字化平臺的基礎上,運用鼠標,壓感筆、數位板、繪畫軟件等構成的虛擬環境,來模擬傳統的繪畫的藝術技法和表現形式。

數字媒體時代,數碼繪畫的表現手法和表現語言隨著計算機軟硬件技術的發展不斷豐富。以Pianter為代表的繪畫軟件對傳統筆刷的模擬,使傳統繪畫的表現更為便捷,節省了傳統繪畫的創作時間和工序,各種計算機軟件技術也使數碼繪畫突破了原有的表現形式;不僅如此,CG技術賦予了數碼繪畫不同于傳統繪畫的、新的筆觸、質感和表現形式,給繪畫藝術帶了來全新的視覺效果。數碼繪畫突破了傳統繪畫的表現技法與媒介限制,不僅可以對傳統繪畫進行直接模擬描繪,還可以通過對數字圖像的處理進行繪畫創作,通過克隆圖像、濾鏡處理、圖像混合等綜合表現手法進行處理,而不再局限于傳統繪畫的筆刷描摹。當代數碼繪畫的創作方不僅僅是將傳統繪畫數字化表現的過程,更多的是現代藝術表現形式的介入,是以科技為藝術創作的手段、媒材和載體,使數碼繪畫的視覺語言更加自由和多元。

目前,用于數碼繪畫創作的軟件越來越多,功能也越來越強大,較為廣泛應用于數碼繪畫的軟件有二維類的Photoshop、CorelDRAW、Illustrator、Painter和三維類的3DsMax、MAYA、Zbrush等等,這些軟件在功能上各有側重,在繪畫表現及效果上面也各有所長,大大豐富了數碼繪畫的表現力和藝術效果。

隨著技術的進步和載體的進一步變遷,數碼繪畫在表現形式及表現手法上也必將會有新的突破,數碼繪畫的發展也將給我們帶了更豐富的視覺藝術體驗。

2、虛擬現實技術與藝術

虛擬現實技術是借助于計算機圖形圖像技術及硬件設備,實現一種人們可以通過視、觸、嗅等手段所感受到的虛擬幻境,故VR技術又稱幻境或靈境技術。虛擬現實技術利用計算機生成一種模擬環境,通過多種傳感設備使用戶“投入”到該環境中,實現用戶與該環境直接進行自然交互的技術[1]。以沉浸性、交互性、構想性、多感知性為根本特征的虛擬現實技術目前廣泛應用于軍事航空領域、建筑設計漫游、產品設計、遠程教育、醫學、工程以及文化藝術領域。

現今,虛擬現實技術正越來越廣泛的應用于數字藝術創作,成為新媒體藝術家的新寵。2009年6月,上海當代藝術館舉辦了《無界·黑匣子-藝術,烏托邦與虛擬現實》為主題的新媒體藝術展,針對當今這個充斥著擬象的新世界,從視覺、聽覺和互動之間模擬出各種未來的新現實,將視覺藝術及多媒體帶入更深層次的討論。

不同于傳統的藝術創作,虛擬現實技術下的藝術創作可以給人帶來五維的多感官體驗,更能給人身臨其境的藝術體驗。虛擬現實下的數字藝術更豐富了傳統藝術的交互形式,通過動畫、聲音等與觀眾進行互動。

虛擬現實在藝術領域的應用,給數字媒體藝術帶來了新的藝術表現語言、新的藝術感官體驗,虛擬現實技術的發展正不斷推動著新媒體藝術的創造性的多元發展。在數碼繪畫領域,虛擬現實技術也有廣泛的應用和發展空間,虛擬現實技術也必將會在繪畫領域有所突破,有所作為。

3、虛擬現實技術下數碼繪畫的新表現

現今,在虛擬現實技術與繪畫表現結合的領域已有初步實踐,在國外有通過QTVR和Stitcher創作交互全景插畫,人們可以通過QTVR在二維插畫內進行360度的全景漫游體驗。（如圖1）在國內,李勛祥運用虛擬現實技術進行了數碼水墨山水畫的創作,以數字化的三維虛擬空間作為水墨山水的創作媒介和平臺,開辟了中國山水畫創作和審美的新視野。不僅用三維建模,機理渲染模擬了水墨山水的效果,更賦予了傳統二維水墨畫三維的觀賞視角（圖2-1）以及基于攝像機視角的場景動畫、基于Flow Speed的樹木花草生長動畫（圖2-2）,基于重力、風速等等參數設定的風的效果的動畫。

世博會中國館的《清明上河圖》也是虛擬現實技術渲染、動畫技術在數碼繪畫領域的成功應用。《清明上河圖》不僅將原圖放大了30倍,長寬分別為128米、6.5米,并且將原畫有平面延伸到一定的三維效果,將其中的人物從靜態變為動態,并輔助有聲音對話,生動展示了一幅宋代繁華景象（圖3）。

從上述國內外的案例來看,當前虛擬現實技術下的數碼繪畫逐漸突破傳繪畫在二維平面的、靜態的表現觀念,呈現著虛擬式、交互式、動態化、多感知化的表現特點。

虛擬現實技術的運用使新時代的數碼繪畫不斷突破原有的概念,將數碼繪畫的概念泛化,并賦予了其新的多元化的表現方式。總結目前發展現狀,虛擬現實技術下的數碼繪畫有如下幾種表現形式:

(1)交互式全景繪畫。交互式全景繪畫的探索賦予了數碼繪畫新的觀賞視角,使觀看者能夠以三維的視角欣賞作品,并且通過自身需求通過簡單操作改變視角,交互式全景繪畫大大增強了數碼繪畫藝術的互動性。交互性繪畫使得觀賞者能夠更好的融入其中,使觀賞者產生共同參與的美感體驗。藝術作品的審美體驗應該是多元的和互動的,虛擬現實技術下的交互式全景繪畫正是數碼繪畫藝術多元化的表現和互動性的增強,給觀賞者帶來了前所未有的審美體驗。

(2)傳統繪畫的三維仿真。虛擬現實的仿真技術,使傳統繪畫可以通過三維渲染得以表現,并賦予原本二維畫面多維度的觀賞視角,運用三維軟件,如MAYA、3DsMax等,可以通過建模,再進行材質貼圖、渲染得以表現。三維仿真技術豐富了傳統二維繪畫的表現技法和觀賞視角,賦予了數碼繪畫新的藝術語言和審美體驗。

(3)多感官的表現形式。虛擬現實技術賦予數碼繪畫動態、聲效等多感官的體驗方式。動態、聲音的結合,動畫的表現形式更能給予觀賞者身臨其境的感官體驗,增強數碼繪畫的藝術表現力和審美體驗效果。

基于虛擬現實技術的仿真動態效果使得繪畫的表現效果更為真實也更為生動。如李勛祥在數碼水墨山水創作中運用的基于Flow Speed的樹木花草生長動畫,基于重力、風力等定義對風吹樹動的模擬動畫等等,這些利用軟件模塊進行的模擬仿真的動態效果大大豐富數碼繪畫的動態表現效果,簡化了其繪制及表現工序。

4、結論及展望

在虛擬現實技術的支持下,數碼繪畫表現形式和表現技法上都有了新的突破,將虛擬現實沉浸性、交互性、多感知性、構想性的特征引入數碼繪畫的創作及表現。虛擬現實技術下的數碼繪畫以交互性、多感知性、模擬化、動態化等新特點賦予了數碼繪畫新的感官體驗和藝術表現力,突破了數碼繪畫二維平面的、靜態的概念,給予了數碼繪畫新的生命力。數碼繪畫的創作形式和表現方式也將進一步變革,并呈現多元化的發展趨勢,朝著動態化、互動化、隨機化、個性化的方向繼續發展。

虛擬現實技術賦予數碼繪畫的藝術表現語言大大豐富了數碼繪畫的表現形式和藝術表現力,虛擬現實技術在數碼繪畫互動性表現上將有很大的發展空間,也具有更深一步的探索價值。

參考文獻

[1]李勛祥.虛擬現實技術與藝術[G].武漢:武漢理工大學出版社,2007.

[2]王博.淺析虛擬現實技術與新媒體藝術結合[J].科技致富向導.2011(21):97.

[3]姜連萌.關于數字繪畫創新性的思考[J].北京印刷學院學報.2010(1):82-84.

第9篇：數字化仿真技術概念范文

Abstract： virtual manufacturing is the actual manufacturing process on a computer in a virtual. It is a developing concept.

關鍵詞：虛擬技術 數控加工技術

Key words：virtual technology of NC Machining Technology

隨著現代科學技術的發展，特別是微電子技術、計算機技術的迅猛發展，機械制造工業已經發生了并且還在繼續發生著極為深刻的變化。隨著數控技術的推廣及數控機床的出現，使機械制造業有了突飛猛進的發展，不僅提高了機械加工生產率，而且也保證了產品質量、降低了生產成本。

由于數控機床是通過數控程序完成加工循環的，無需人工操作，調整方便，適應靈活多變的產品，使得中小批生產自動化成為可能。數控機床和自動換刀的各種加工中心已經成為當今機床的發展趨勢。數控加工技術是一個國家繁榮昌盛的技術基礎之一。

虛擬制造技術是20世紀80年代提出的新概念，它是制造科學自身發展的必然，也是在激烈得市場競爭環境下產生的應對措施之一，同時虛擬制造技術也是信息技術與制造科學相結合的產物。隨著制造業技術、計算機技術、網絡技術等的不斷發展，虛擬制造技術已經在工業應用、學術研究及軟件支持方面取得了顯著的成果。

1.1數控加工技術

1.1.1數控加工技術的現狀與發展

數控技術具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業實現柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。

數控技術是制造自動化的基礎，是現代制造裝備的靈魂核心，是國家工業和國防工業現代化的重要手段，關系到國家戰略地位，體現國家綜合國力水平，其水平的高低和數控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業現代化的重要標志，數控加工技術是國民經濟各部門發展的重要技術支撐數控加工技術是直接創造社會財富的重要手段，是一個國家經濟發展的重要技術支撐，是發展各支柱產業及國民經濟各部門的關鍵技術。數控加工技術水平的高低，可直接影響國民經濟的發展。我國工業總產值和出口總額的25％左右時幾點產品，只有掌握數控加工技術，才能制造出先進的機電產品，才能不斷更新裝備，推廣至國民經濟各個部門。

1.1.2數控加工技術的特點及運用

數控設備在各行各業中得以日益廣泛應用和迅速發展的主要原因，是數控設備具有如下特點：

1、 加工過程的柔性好，廣泛的實用性

適宜多品種、單件小批生產，便于產品的開發研制，縮短了生產準備周期，節省了大量工藝裝備和費用。

2、 加工精度高，質量穩定

數控加工設備制造精度高、剛性好、脈沖當量小、工序集中、減小了多次裝夾對加工精度的影響等。

3、 生產率高

產品的生產時間主要包括工藝時間和輔助時間，數控設備可有效地減少這兩部分時間，明顯地提高了生產效率。

數控機床能自動進行連續加工，直至加工結束，可在惡劣的環境下自動進行工作，從而降低了工人的勞動強度，并極大的改善了勞動條件。

4、 便于實現計算機集成制造，有利于生產管理

數控機床的加工可預先精確估計加工時間，所使用的刀具，夾具可進行規范化、現代化管理。易于實現加工信息的標準化，是現代集成制造的基礎。

1.2虛擬加工概述

1.2.1虛擬加工技術簡介

在新世紀里，隨著當今世界經濟全球化、一體化和貿易自由化趨勢的不斷發展，以及對資源和環境的高度重視，世界各國重新審視制造業的生產方式，對制造業的

發展提出了更高的要求和新的制約條件。同時，同行業之間、跨行業之間的相互滲透，相互競爭也日益激烈，21世紀的制造業面臨著新的歷史性發展機遇和嚴峻的挑戰。因此，制造業的經營策略、經營理念也不得不加以調整，TQCS成為現代企業適應市場需求、增強自身競爭力的關鍵因素。

1.2.2虛擬加工技術的特點與分類

1、虛擬加工技術的特點

（1）無須制造實物樣機就可以預測產品性能，節約制造成本，縮短產品開發周期。

（2）產品開發中可以及早發現問題，實現及時的反饋和更正。

（3）以軟件模擬形式進行產品開發。

（4）企業管理模式基于Intranet或Internet,整個制造活動具有高度的并行性。

2、虛擬制造的種類

廣義的制造過程不僅包括了產品的設計加工、裝配，還包含了對企業生產活動的組織與控制。從這個觀點出發，可以把虛擬制造劃分為三類：以設計為中心的虛擬制造、以生產為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造。

（1）以設計為中心的虛擬制造

以設計為中心的虛擬制造強調以統一制造信息模型為基礎，對數字化產品模型進行仿真與分析、優化，進行產品的結構性能、運動學、動力學、熱力學方面的分析和可裝配性分析，以獲得對產品的設計評估與性能預測結果。

（2）以生產為中心的虛擬制造

以生產為中心的虛擬制造是在企業資源的約束條件下，對企業的生產過程進行仿真，對不同的加工過程及其組合進行優化。它對產品的“可生產性”進行分析與評價，對制造資源和環境進行優化組合，通過提供精確的生產成本信息對生產計劃與調度進行合理化決策。

（3）以控制為中心的虛擬制造